声纳阵列信号仿真的信号处理机实时实现

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1、豪。轫大◆粤硕士学位论文声纳阵列信号仿真的信号处理机实时实现THEREAL—TIMEIMPLEMENllATIONOFSONARARRAYSIGNALSIMULATIONBASEDONDSPAThesissubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMaXiao—yuSupervisedbyFangShi-liangTianHua—lingSchoolofInformationScienceandTech

2、nologySoutheastUniversityMarch．2013东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：墨!!!塑!1日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图

3、书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。2，o13．?、)摘要摘要声纳阵列信号仿真的目的在于为后续声纳信号处理方法的研究提供丰富逼真的仿真阵元信号数据。本文讨论的是被动声纳阵列信号的仿真，根据被动声纳的工作原理，仿真系统模拟目标辐射噪声的产生、水下传播、海洋环境噪声影响以及接

4、收阵传感器的接收。考虑到当前众多声纳信号处理系统是在DSP处理器上实现的，本文的仿真系统也在基于TigerSHARC201芯片的信号处理机上进行了实现。本文首先介绍了声纳阵列信号仿真系统的定义，然后介绍一般仿真系统的架构，将整个仿真系统划分为几个主要模块，分别为噪声源的仿真、信道的仿真、环境噪声的仿真和阵元信号的仿真。常规的噪声源的仿真是采用参数建模的方法；水下声传播一般基于简单的射线模型，仿真多途效应、传播衰减和多普勒效应；每个阵元接收到的环境噪声视为不相关的，采用建模的方法为每一个接收阵元仿真相互独

5、立的环境噪声；将接收到的目标辐射噪声与环境噪声叠加获得每个阵元的接收信号。然后，研究了基于实测数据的声纳阵列信号的仿真，重点是提出逼真的目标辐射噪声仿真方法。在能够获得单通道实测信号的前提下，为了逼真地仿真目标辐射信号，提出了基于实测数据分析的目标辐射噪声仿真方法和基于有限实测数据回放的目标辐射噪声获得方法。基于信号分析的方法是对实测信号进行分析获得其功率谱，再用类似建模的方法仿真具有特定功率谱的辐射噪声。基于实测数据回放的方法是利用数据段局部相似的拼接技术，截取条件为循环数据段首尾是位于低能量且频谱相

6、似的区域内的导数异号的过零点，根据该条件从实测信号中截取的循环数据段，拼接时避免了实测数据直接拼接带来的特征突变。基于多通道实测信号仿真时，首先进行信号阵列波束形成，估计目标方位，将其对应的波束数据作为目标信号进行后续仿真，提高实测目标信号的信噪比。基于实测信号能够保证仿真的辐射信号保留目标的实际特性，再对其进行空间传播特性的仿真就能得到接收阵列信号。最后，介绍了本文仿真系统DSP实现的硬件平台，软件开发工具和系统处理结构，设计了仿真系统的总体架构，详细给出了仿真系统在DSP上实现时噪声源的仿真、信道的

7、仿真、环境噪声的仿真和阵元信号仿真等各个仿真模块的运算，以及资源分配、数据传输情况。编写主机交互界面观察仿真结果，利用声纳阵列信号处理系统对本文的仿真信号进行了验证。关键词：阵列信号仿真辐射噪声仿真谱估计数据回放阵元时延TigerSHARC201AbstractTheaimofthesonararraysignalsimulationistoproviderichandrealisticsimulationsignalforsubsequentsonarsignalprocessingmethods．S

8、imulationofapassivesonararraysignalisdiscussedinthispaper．Accordingtotheworkingprincipleofthepassivesonar,targetradiatednoisegeneration，underwatercommunication，theimpactofmarineenvironmentnoiseandthereceivingsensorarrayare